DE102019106767A1 - Arrangement for decontaminating a surface of objects and method for decontaminating a surface of objects - Google Patents

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Abstract

Es ist eine Anordnung und ein Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen (2S) von Objekten (2) mit reaktiven Spezies (21) offenbart. In einer Kontaktkammer (10) ist ein Plasmaerzeuger (1) vorgesehen, in dem aktive Spezies (21) erzeugt werden. Über ein Dispensorventil (14) des Plasmaerzeugers (1) werden die aktiven Spezies (21) an die Kontaktkammer (10) abgegeben Die Abgabe erfolgt bei einer vordefinierten Taupunkttemperatur, sodass sich ein gleichmäßiger Kondensatfilm (13) auf der Oberfläche (2S) des Objekts (2) niederschlägt.An arrangement and a method for decontaminating surfaces (2S) of objects (2) with reactive species (21) are disclosed. A plasma generator (1), in which active species (21) are generated, is provided in a contact chamber (10). The active species (21) are released into the contact chamber (10) via a dispenser valve (14) of the plasma generator (1). 2) precipitates.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Anordnung zur Dekontamination mindestens einer Oberfläche von mindestens einem Objekt. Die Anordnung umfasst einen Plasmaerzeuger, dem mindestens ein Eingang, ein Ausgang und eine Energiequelle zugeordnet sind.The present invention relates to an arrangement for decontaminating at least one surface of at least one object. The arrangement comprises a plasma generator to which at least one input, one output and one energy source are assigned.

Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Dekontamination einer Oberfläche von mindestens einem Objekt mit reaktiven Spezies.The invention also relates to a method for decontaminating a surface of at least one object with reactive species.

Industriell werden Plasmaverfahren derzeit u. a. in der Medizintechnik, der Werkstoffherstellung und der Beleuchtungstechnik eingesetzt. Die Anwendung von Plasma erlaubt prinzipiell eine Reduktion mikrobieller Kontaminanten bei geringen Temperaturen, wobei die Wirkung primär auf den Oberflächen erzielt wird. Erste Versuchsreihen im Labormaßstab zur Plasmaanwendung im Lebensmittelbereich untersuchen hauptsächlich Möglichkeiten zur Inaktivierung unerwünschter Mikroorganismen bei hitzeempfindlichen Lebensmitteln, da herkömmliche thermische Dekontaminationsverfahren bei Produkten, wie beispielsweise frischem Obst und Gemüse, Fleisch oder Eiern, nicht oder nur begrenzt einsetzbar sind. Die Plasmaanwendung gilt auch als potenzielle Alternative zu anderen chemischen (z. B. Chloreinsatz) oder physikalischen (z. B. Hochdruck-, Hochspannungsimpulse, ionisierende Bestrahlung) Verfahren. Als Vorteile des Plasmaverfahrens gelten u. a. eine hohe Wirksamkeit bei niedrigen Temperaturen (i. d. R. < 70 °C); gezielte und verbrauchsgerechte Bereitstellung; geringe Beeinflussung der inneren Produktmatrix; wasser- bzw. lösemittel- und rückstandsfreie sowie ressourceneffiziente Anwendung. Andere Verfahren, wie Hochdruck und/oder ionisierende Strahlung sind komplex oder kostspielig. Die Dekontamination mit UV-Licht ist oft nicht wirksam und durch Schatteneffekte eingeschränkt.In industry plasma processes are currently u. a. used in medical technology, material production and lighting technology. In principle, the use of plasma allows microbial contaminants to be reduced at low temperatures, with the effect primarily being achieved on the surfaces. The first series of tests on a laboratory scale for plasma application in the food sector are mainly investigating possibilities for inactivating undesirable microorganisms in heat-sensitive foods, since conventional thermal decontamination processes cannot be used or can only be used to a limited extent for products such as fresh fruit and vegetables, meat or eggs. The plasma application is also a potential alternative to other chemical (e.g. use of chlorine) or physical (e.g. high pressure, high voltage pulses, ionizing radiation) processes. The advantages of the plasma process include: a. high effectiveness at low temperatures (generally <70 ° C); targeted and consumption-based provision; little influence on the inner product matrix; water-, solvent- and residue-free as well as resource-efficient application. Other methods, such as high pressure and / or ionizing radiation, are complex or costly. Decontamination with UV light is often ineffective and is limited by shadow effects.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2008 037 898 A1 betrifft ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zur Desinfektion oder Sterilisation von Verpackungsmaterial und/oder Behältern und/oder Filtermaterial, wobei das Material bzw. der Behälter mit einem in einem Plasmareaktor erzeugten Gas behandelt wird. Durch die Plasmabehandlung wird eine deutlich verbesserte Entkeimung von entsprechenden Materialien, insbesondere Verpackungsmaterialien und/oder Behältern zur Verpackung und/oder Lagerung von Lebensmitteln, Getränken und anderen hygienisch sensiblen Substanzen, erreicht. Schließlich wird noch die Verwendung von Plasma zur Behandlung solcher Materialien oder Behälter sowie entsprechend behandelte Materialien oder Behälter vorgeschlagen.The German patent application DE 10 2008 037 898 A1 relates to a method and a device for disinfecting or sterilizing packaging material and / or containers and / or filter material, the material or the container being treated with a gas generated in a plasma reactor. The plasma treatment results in a significantly improved disinfection of corresponding materials, in particular packaging materials and / or containers for packaging and / or storage of food, beverages and other hygienically sensitive substances. Finally, the use of plasma for treating such materials or containers as well as appropriately treated materials or containers is proposed.

Die deutsche Patentanmeldung DE 100 36 550 A1 betrifft ein Sterilisationsverfahren, bei dem die zu behandelnde Oberfläche einer Gasentladung ausgesetzt wird und bei dem die Sterilisation in einer wasserstoff- und sauerstoffhaltigen Gasatmosphäre bei einem Druck von 10-4·Pa bis 2 ×10-5·Pa erfolgt. Das Verfahren lässt sich zur Sterilisation von Verpackungsmaterialien, z. B. Lebensmittelverpackungen oder Etiketten, aber auch für die Sterilisation von Oberflächen für medizinische und/oder biologische und/oder biotechnologische Anwendungen verwenden.The German patent application DE 100 36 550 A1 relates to a sterilization process in which the surface to be treated is exposed to a gas discharge and in which the sterilization is carried out in a gas atmosphere containing hydrogen and oxygen at a pressure of 10-4 · Pa to 2 × 10-5 · Pa. The method can be used for the sterilization of packaging materials, e.g. B. use food packaging or labels, but also for the sterilization of surfaces for medical and / or biological and / or biotechnological applications.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 119 369 A1 betrifft eine Vorrichtung sowie ein System und ein Verfahren zur Behandlung eines Gegenstandes, insbesondere eines oder mehrerer Freiformkörper, mit Plasma. Die Vorrichtung dient zur Behandlung eines Gegenstandes mit Plasma und umfasst eine Hülleinrichtung, mit der ein im Wesentlichen gasdichter Aufnahmeraum ausgebildet ist oder ausbildbar ist, in dem ein zu behandelnder Gegenstand aufnehmbar ist. Des Weiteren umfasst die Vorrichtung eine erste Elektrode sowie eine zweite Elektrode, wobei die beiden Elektroden in Bezug zur Hülleinrichtung derart angeordnet sind, dass bei Anlage einer elektrischen Potenzialdifferenz an den Elektroden ein Plasma im Aufnahmeraum der Hülleinrichtung erzeugbar ist.The German patent application DE 10 2015 119 369 A1 relates to a device as well as a system and a method for treating an object, in particular one or more free-form bodies, with plasma. The device is used to treat an object with plasma and comprises a casing device with which a substantially gas-tight receiving space is or can be configured, in which an object to be treated can be received. Furthermore, the device comprises a first electrode and a second electrode, the two electrodes being arranged in relation to the casing device in such a way that when an electrical potential difference is applied to the electrodes, a plasma can be generated in the receiving space of the casing device.

Die europäische Patentanmeldung EP 3 085 244 A1 offenbart einen nichtthermischen Plasmareaktor zur Sterilisation von organischen Produkten.The European patent application EP 3 085 244 A1 discloses a non-thermal plasma reactor for the sterilization of organic products.

Die US-Patentanmeldung US 2017/112157 A1 offenbart ein Verfahren zur Behandlung einer Oberfläche mit einem reaktiven Gas. Das reaktive Gas wird aus kalten Plasma bei Hochspannung aus einem Arbeitsgas hergestellt (HVCP).The US patent application US 2017/112157 A1 discloses a method of treating a surface with a reactive gas. The reactive gas is produced from cold plasma at high voltage from a working gas (HVCP).

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2014 213 799 A1 offenbart ein Haushaltskältegerät mit einer Lebensmittel-Behandlungseinheit sowie Verfahren zum Betreiben eines derartigen Haushaltskältegeräts. Das Haushaltskältegerät ist mit einem Innenraum zur Aufnahme von Lebensmitteln versehen, der durch Wände eines Innenbehälters begrenzt ist. Ferner ist eine Lebensmittel-Behandlungseinheit vorgesehen, wobei die Lebensmittel-Behandlungseinheit zur Einwirkung auf eine Oberfläche, von in dem Lagerbereich eingebrachte Lebensmittel, in dem Haushaltskältegerät angeordnet und so ausgebildet, dass das Einwirken eine Dekontamination von Pestiziden und/oder Schwermetallen im Lebensmittel ist.The German patent application DE 10 2014 213 799 A1 discloses a household refrigerator with a food processing unit and a method for operating such a household refrigerator. The household refrigerator is provided with an interior space for receiving food, which is delimited by the walls of an inner container. Furthermore, a food treatment unit is provided, wherein the Food treatment unit for acting on a surface of food brought into the storage area, arranged in the household refrigeration device and designed so that the action is a decontamination of pesticides and / or heavy metals in the food.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2005 061 247 A1 offenbart ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Entkeimen von Lebensmitteln. Das Lebensmittel wird mit mindestens einem atmosphärischen Plasmastrahl beaufschlagt. Durch die im Plasmastrahl enthaltene Energie wird die Entkeimung der Oberfläche des Lebensmittels durchgeführt.The German patent application DE 10 2005 061 247 A1 discloses a method and apparatus for sterilizing food. The food is exposed to at least one atmospheric plasma jet. The energy contained in the plasma jet disinfects the surface of the food.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2009 025 864 A1 offenbart ein Verfahren zur Entkeimung von Produkten, die als Feststoffe vorliegenden. Das zu entkeimende Produkt wird zunächst entstaubt, dann einem kalten Plasma ausgesetzt und während der Plasmabehandlung gewendet. Ebenso ist eine Vorrichtung zur Durchführung dieses Verfahrens offenbart.The German patent application DE 10 2009 025 864 A1 discloses a method for disinfecting products that are present as solids. The product to be sterilized is first dedusted, then exposed to a cold plasma and turned over during the plasma treatment. A device for performing this method is also disclosed.

Die deutsche Patentanmeldung DE 10 2015 204 753 A1 betrifft ein Verfahren zum Verkleben einer Substratoberfläche eines Substrates mit einer Klebemasseoberfläche einer Klebemasse. Es wird ein Niedertemperatur-Plasma in einem Niedertemperatur-Plasmagenerator erzeugt. Die Substratoberfläche und/oder die Klebemasseoberfläche werden mit dem Niedertemperatur-Plasma aktiviert. Danach werden zur Ausbildung eines Verklebungsverbundes die Substratoberfläche und die Klebemasseoberfläche aufeinandergeschichtet.The German patent application DE 10 2015 204 753 A1 relates to a method for gluing a substrate surface of a substrate to an adhesive surface of an adhesive. A low-temperature plasma is generated in a low-temperature plasma generator. The substrate surface and / or the adhesive surface are activated with the low-temperature plasma. Thereafter, the substrate surface and the adhesive surface are layered on top of one another to form an adhesive bond.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung zur Dekontamination von Oberflächen von mindestens einem Objekt bereitzustellen, wobei die thermische Belastung der Objekte gering bzw. vernachlässigbar ist und dennoch die gesamte Oberfläche eines jeden Objekts zur Dekontamination erreicht wird.The invention is based on the object of providing an arrangement for the decontamination of surfaces of at least one object, the thermal load on the objects being low or negligible and yet the entire surface of each object being reached for decontamination.

Die obige Aufgabe wird durch eine Anordnung zur Dekontamination einer Oberfläche von mindestens einem Objekt gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 1 umfasst.The above object is achieved by an arrangement for decontaminating a surface of at least one object which comprises the features of claim 1.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist ein automatisches Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen von mindestens einem Objekt bereitzustellen, wobei die thermische Belastung der Objekte gering bzw. vernachlässigbar ist und dennoch die gesamte Oberfläche eines jeden Objekts zur Dekontamination erreicht wird.Another object of the invention is to provide an automatic method for the decontamination of surfaces of at least one object, the thermal load on the objects being low or negligible and yet the entire surface of each object being reached for decontamination.

Die obige Aufgabe wird durch ein Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen von Objekten mit reaktiven Spezies gelöst, das die Merkmale des Anspruchs 6 umfasst.The above object is achieved by a method for the decontamination of surfaces of objects with reactive species which comprises the features of claim 6.

Erfindungsgemäß umfasst die Anordnung zur Dekontamination einer Oberfläche von mindestens einem Objekt einen Plasmaerzeuger, dem mindestens ein Eingang, ein Ausgang und eine Energiequelle zugeordnet ist. Eine Kontaktkammer der Anordnung ist zumindest mit einer Dosiereinheit des Plasmaerzeugers fluide verbunden. Mit der Dosiereinheit kann je nach Art der Behandlung des Objekts ein im Plasmaerzeuger erzeugtes Plasma, eine Strahlung, langlebige Radikale und metastabile sowie inhibitorische Stoffe oder ausschließlich reaktive Spezies sein. Eine andere Dosiereinheit ist mit dem Plasmaerzeuger über den mindestens einen Eingang fluide verbunden. Dem Plasmaerzeuger können somit Substanzen zugeführt werden, die zur Erzeugung von reaktiven Spezies oder langlebigen Radikalen und metastabilen Stoffen dienen. Eine Auflage zur Aufnahme des zu behandelnden Objekts ist in der Kontaktkammer vorgesehen. Die Auflage ist gegenüber der Dosiereinheit angeordnet, sodass die aus der Dosiereinheit gesteuert austretenden reaktiven Spezies einen gleichmäßigen Kondensatfilm auf der Oberfläche des Objekts ausbilden können.According to the invention, the arrangement for decontaminating a surface of at least one object comprises a plasma generator to which at least one input, one output and one energy source is assigned. A contact chamber of the arrangement is fluidly connected to at least one metering unit of the plasma generator. Depending on the type of treatment of the object, the dosing unit can be a plasma generated in the plasma generator, radiation, long-lasting radicals and metastable and inhibitory substances or exclusively reactive species. Another dosing unit is fluidly connected to the plasma generator via the at least one inlet. Substances which are used to generate reactive species or long-lived radicals and metastable substances can thus be fed to the plasma generator. A support for receiving the object to be treated is provided in the contact chamber. The support is arranged opposite the dosing unit so that the reactive species exiting the dosing unit in a controlled manner can form a uniform condensate film on the surface of the object.

Die aus der Dosiereinheit in die Kontaktkammer eintretenden reaktiven Spezies weisen eine Taupunkttemperatur auf, die größer ist als eine Objekttemperatur. Dem Plasmaerzeuger ist eine Energiequelle zugeordnet, mit die Temperatur im Plasmaerzeuger eingestellt werden kann. Die Energiequelle und die Dosiereinheit sind mit einer Steuerung der Anordnung verbunden, so dass damit die Taupunkttemperatur der reaktiven Spezies wunschgemäß eingestellt werden kann.The reactive species entering the contact chamber from the dosing unit have a dew point temperature that is greater than an object temperature. An energy source is assigned to the plasma generator, with which the temperature in the plasma generator can be set. The energy source and the metering unit are connected to a control of the arrangement so that the dew point temperature of the reactive species can be adjusted as required.

Damit eine gleichmäßige Kondensation der reaktiven Spezies auch der Oberfläche des Objekts möglich ist, kann die Auflage eine Bewegungseinrichtung zur Aufnahme des Objekts in der Kontaktkammer sein. Die Bewegungseinrichtung bewegt das Objekt derart, dass der gleichmäßige Kondensatfilm aus den reaktiven Spezies auf der Oberfläche des Objekts ausbildbar ist.So that uniform condensation of the reactive species is also possible on the surface of the object, the support can be a movement device for receiving the object in the contact chamber. The moving device moves the object in such a way that the uniform condensate film from the reactive species can be formed on the surface of the object.

Ein Abstand zwischen dem auf der Auflage oder auf der Bewegungseinrichtung liegenden Objekt und der Dosiereinheit kann einstellt werden. Damit kann das auf der Auflage positionierte und zu behandelnde Objekt in Bezug auf die Dosiereinheit positioniert werden. Dadurch kann man verschiedene Behandlungsmodi für das Objekt einstellen.A distance between the object lying on the support or on the movement device and the dosing unit can be set. This allows that which is positioned on the support and to be treated Object can be positioned in relation to the dosing unit. This allows you to set different treatment modes for the object.

Gemäß einer möglichen Ausführungsform kann der Plasmaerzeuger außerhalb der Kontaktkammer vorgesehen sein.According to a possible embodiment, the plasma generator can be provided outside the contact chamber.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen von Objekten mit reaktiven Spezies zeichnet sich dadurch aus, dass zunächst in einer Kontaktkammer mindestens ein Objekt auf einer Auflage positioniert wird. Danach werden einem Plasmareaktor von einer Dosiereinheit für die Behandlung des Objekts ausgewählte Substanzen zugeführt, wobei im Plasmareaktor daraus reaktive Spezies gebildet werden. Über eine weitere, dem Plasmareaktor zugeordnete, Dosiereinheit können die reaktiven Spezies in die Kontaktkammer verbracht werden, wobei über die Dosiereinheit eine Eingangsmischung und die Taupunkttemperatur eingestellt werden. Es ist eine Steuerung vorgesehen, die mit dem Plasmareaktor, einer Energiequelle für den Plasmareaktor und auch der Dosiereinheit verbunden ist. Dadurch kann die Taupunkttemperatur der reaktiven Spezies am Übergang der Dosiereinheit in die Kontaktkammer derart eingestellt werden, dass die Taupunkttemperatur größer als eine Temperatur des Objekts ist, so dass ein gleichmäßiger Kondensatfilm auf der Oberfläche des Objekts ausgebildet wird.The method according to the invention for the decontamination of surfaces of objects with reactive species is characterized in that at least one object is initially positioned on a support in a contact chamber. Subsequently, selected substances for the treatment of the object are fed to a plasma reactor by a dosing unit, with reactive species being formed therefrom in the plasma reactor. The reactive species can be brought into the contact chamber via a further dosing unit assigned to the plasma reactor, an inlet mixture and the dew point temperature being set via the dosing unit. A control is provided which is connected to the plasma reactor, an energy source for the plasma reactor and also the dosing unit. As a result, the dew point temperature of the reactive species at the transition from the dosing unit to the contact chamber can be set in such a way that the dew point temperature is greater than a temperature of the object, so that a uniform condensate film is formed on the surface of the object.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den Vorteil, dass durch den gleichmäßigen Niederschlag des Kondensatfilms, auf der Oberfläche des Objekts, eine wirkungsvolle und, im Wesentlichen, sichere Dekontamination in allen Bereichen der Oberfläche des Objekts erreicht wird.The method according to the invention has the advantage that effective and, essentially, safe decontamination is achieved in all areas of the surface of the object due to the uniform deposition of the condensate film on the surface of the object.

Die Dekontamination wird durch eine Bewegungseinrichtung unterstützt, mit der das mindestens eine zu behandelnde Objekt während der Behandlungsdauer mit den reaktiven Spezies bewegt wird. Die Bewegung des Objekts unterstützt die Ausbildung eines gleichmäßigen Kondensatfilms der reaktiven Spezies auf der Oberfläche des Objekts und parallel dazu, werden alle Oberflächenbereiche des Objekts erreicht.The decontamination is supported by a movement device with which the at least one object to be treated is moved during the treatment period with the reactive species. The movement of the object supports the formation of a uniform film of condensate of the reactive species on the surface of the object and, parallel to this, all surface areas of the object are reached.

Dem Plasmaerzeuger ist eine Energiequelle zugeordnet, mit der eine Stabilisierung der Temperatur im Plasmaerzeuger durch Zuheizen oder Kühlen erzielt wird. Dies ist ebenfalls förderlich für die Ausbildung des gleichmäßigen Kondensatfilms, da die Taupunkttemperatur je nach Erfordernis eingestellt werden kann.An energy source is assigned to the plasma generator, with which the temperature in the plasma generator is stabilized by additional heating or cooling. This is also beneficial for the formation of the uniform condensate film, since the dew point temperature can be adjusted as required.

Nach der Behandlung des Objekts mit den reaktiven Spezies kann das Objekt zur Trocknung in eine Türschleuse verbracht werden. Die Schleuse ist mit einer weiteren Heizung/Kühlung versehen, mit der die Temperatur für die Trocknung in der Türschleuse eingestellt werden kann. Dadurch kann der Trocknungsprozess optimal an die Gegebenheiten des Objekts angepasst werden.After treating the object with the reactive species, the object can be placed in a door lock to dry. The lock is provided with an additional heating / cooling system with which the temperature for drying in the door lock can be set. This allows the drying process to be optimally adapted to the conditions of the property.

Zur Steuerung und Regelung der Dekontamination ist eine Steuereinheit mit mehreren Elementen für die Einstellung und/oder Einhaltung der Bedingungen in der Kontaktkammer kommunikativ verbunden. Die Elemente umfassen, ohne darauf beschränkt zu sein, die Dosiereinheit, das Zirkulationsgebläse, die weitere Dosiereinheit, den Plasmaerzeuger, die Energiequelle des Plasmaerzeugers, mindestens einen Sensor, die Antriebseinheit für die Bewegungseinheit, die Heizung/Kühlung, die Filtereinheit sowie die Türschleuse.To control and regulate the decontamination, a control unit with several elements for setting and / or maintaining the conditions in the contact chamber is communicatively connected. The elements include, without being limited thereto, the dosing unit, the circulation fan, the further dosing unit, the plasma generator, the energy source of the plasma generator, at least one sensor, the drive unit for the movement unit, the heating / cooling unit, the filter unit and the door lock.

Definitiondefinition

Dekontamination im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung ist das Entfernen von gefährlichen oder schädlichen Verunreinigungen (Kontaminationen) von Personen, Objekten, wie z. B. Lebensmitteln, Kleidungsstücken, Pflanzen, Tieren, Böden, Festkörpern, Flüssigkeiten.Decontamination in connection with the present invention is the removal of dangerous or harmful impurities (contaminations) from people, objects, such as. B. Food, clothing, plants, animals, soil, solids, liquids.

Die schädlichen Verunreinigungen können dabei chemischer oder biologischer Natur sein. Besonders hervorzuheben sind: giftige, organische Verbindungen, Mikroorganismen aller Art (Viren, Bakterien, Pilze, Sporen, primitive Parasiten).The harmful impurities can be of a chemical or biological nature. Particularly noteworthy are: toxic, organic compounds, microorganisms of all kinds (viruses, bacteria, fungi, spores, primitive parasites).

Im Folgenden sollen Ausführungsbeispiele die Erfindung und ihre Vorteile anhand der beigefügten Figuren näher erläutern. Die Größenverhältnisse in den Figuren entsprechen nicht immer den realen Größenverhältnissen, da einige Formen vereinfacht und andere Formen zur besseren Veranschaulichung vergrößert im Verhältnis zu anderen Elementen dargestellt sind. Dabei zeigen:

  • 1 eine schematische Darstellung einer möglichen Auswahl von Substanzen (organische Substanzen), die auf der Oberfläche des Objekts vorhanden sein können;
  • 2 eine schematische Darstellung der Behandlung eines Objekts mit einem Plasma und dessen Überführung an die Umgebung;
  • 3 eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung zum Behandeln von Objekten mit einem Plasma bzw. reaktiven Spezies;
  • 4 eine schematische Darstellung eines Objekts mit einem aus der Oberfläche kondensierten Kondensatfilm;
  • 5 eine beispielhafte Darstellung des Plasmareaktors und der dazu erforderlichen Parameter zum Betrieb desselben; und
  • 6 eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Anordnung zur Behandlung von Objekten mit Plasma bzw. reaktiven Spezien.
In the following, exemplary embodiments are intended to explain the invention and its advantages in more detail with reference to the accompanying figures. The proportions in the figures do not always correspond to the real proportions, since some shapes are simplified and other shapes are shown enlarged in relation to other elements for better illustration. Show:
  • 1 a schematic representation of a possible selection of substances (organic substances) that can be present on the surface of the object;
  • 2 a schematic representation of the treatment of an object with a plasma and its transfer to the environment;
  • 3 a schematic representation of an embodiment of the arrangement according to the invention for treating objects with a plasma or reactive species;
  • 4th a schematic representation of an object with a condensate film condensed from the surface;
  • 5 an exemplary representation of the plasma reactor and the parameters required to operate the same; and
  • 6th a schematic representation of a possible embodiment of the arrangement for treating objects with plasma or reactive species.

Für gleiche oder gleich wirkende Elemente der Erfindung werden identische Bezugszeichen verwendet. Ferner werden der Übersicht halber nur Bezugszeichen in den einzelnen Figuren dargestellt, die für die Beschreibung der jeweiligen Figuren erforderlich sind.Identical reference symbols are used for identical or identically acting elements of the invention. Furthermore, for the sake of clarity, only reference symbols are shown in the individual figures that are necessary for the description of the respective figures.

1 zeigt eine schematische Darstellung der Substanzen (organische Substanzen), die auf dem Objekt (hier nicht dargestellt) vorhanden sein können. Die organischen Substanzen umfassen, sind jedoch nicht darauf beschränkt, Gerüche (Geruchsmoleküle), Farbstoffe, Hormone, Pestizide oder Mikroorganismen. 1 shows a schematic representation of the substances (organic substances) that may be present on the object (not shown here). The organic substances include, but are not limited to, odors (odor molecules), dyes, hormones, pesticides, or microorganisms.

2 zeigt eine schematische Darstellung der Behandlung eines Objekts 2 mit einem Plasma 20 bzw. reaktiven Spezies 21, um eine Dekontamination der Oberfläche des Objekts 2S (siehe 4) zu erzielen. Das Plasma 20 bzw. die reaktive Spezies 21 werden unter Verwendung eines Plasmaerzeugers 1 erzeugt. Das bei der Behandlung in der Kammer 10 verbleibende Plasma 20 bzw. die reaktive Spezies 21 werden von dem Plasmaerzeuger 1 erneut zur Erzeugung von Plasma 20 bzw. von reaktiven Spezies 21 verwendet. Nach der Behandlung (Einwirkzeit) mit dem Plasma 20 bzw. den reaktiven Spezies 21 kann das Objekt 2 der normalen Umgebung 12 ausgesetzt werden. Es ist von Vorteil, wenn das Objekt 2 mit sehr feuchtem Plasma 20 bzw. den reaktiven Spezies 21 behandelt wird. Das feuchte Plasma 20 bzw. die reaktiven Spezies 21 beschleunigen und verbessern die Behandlung, da bei geeigneter Einstellung der Parameter der Anordnung, das feuchte Plasma 20 bzw. die reaktiven Spezies 21 auf einer Oberfläche 2S des Objekts 2 kondensieren und somit alle Bereiche der Oberfläche 2S des Objekts 2 erreicht werden. Die Behandlung betrifft im Wesentlichen eine Oberfläche 2S von mindestens einem Objekt 2. Die Verbesserrungen oder Beschleunigungen werden bei der Behandlung von Lebensmitteln, beim Abbau des Pilzbefalls an der Oberfläche, beim Pestizidabbau, bei der Reduzierung von Gerüchen, beim Bleichen organischer Farben oder bei der Entfernung von Bakterien von der Verpackung von Lebensmitteln erreicht. Die nachstehende Tabelle zeigt das Oxidationspotential der verschiedenen im feuchten Plasma entstehenden Moleküle oder Radikale: Oxidationspotential [eV] (Standardoxiddationspotential) F2 Fluor 3,06 *OH Hydroxylradikal 2,8 *O Atomarer Sauerstoff 2,42 O3 Ozon 2,08 H2O2 Wasserstoffperoxid 1,77 HClO Hypochlorige Säure 1,49 Cl2 Clor 1,36 ClO2 Clordioxid 1,27 O2 Sauerstoff 1,23 2 shows a schematic representation of the treatment of an object 2 with a plasma 20th or reactive species 21st to decontaminate the surface of the object 2S (please refer 4th ) to achieve. The plasma 20th or the reactive species 21st are made using a plasma generator 1 generated. That during the treatment in the chamber 10 remaining plasma 20th or the reactive species 21st are from the plasma generator 1 again to generate plasma 20th or of reactive species 21st used. After treatment (exposure time) with the plasma 20th or the reactive species 21st can the object 2 the normal environment 12th get abandoned. It is beneficial if the object 2 with very moist plasma 20th or the reactive species 21st is treated. The wet plasma 20th or the reactive species 21st accelerate and improve the treatment, since with suitable adjustment of the parameters of the arrangement, the moist plasma 20th or the reactive species 21st on a surface 2S of the object 2 condense and thus all areas of the surface 2S of the object 2 can be achieved. The treatment essentially affects a surface 2S of at least one object 2 . The improvements or accelerations are achieved in the treatment of food, in the breakdown of fungal infestation on the surface, in the breakdown of pesticides, in the reduction of odors, in the bleaching of organic colors or in the removal of bacteria from the packaging of food. The table below shows the oxidation potential of the various molecules or radicals formed in the moist plasma: Oxidation potential [eV] (standard oxidation potential) F 2 fluorine 3.06 *OH Hydroxyl radical 2.8 *O Atomic oxygen 2.42 O 3 ozone 2.08 H 2 O 2 Hydrogen peroxide 1.77 HClO Hypochlorous acid 1.49 Cl 2 Clor 1.36 ClO 2 Chlorine dioxide 1.27 O 2 oxygen 1.23

3 zeigt eine schematische Darstellung einer Ausführungsform der erfindungsgemäßen Anordnung 50 zum Behandeln von Objekten 2 mit einem Plasma 20 bzw. reaktiven Spezies 21. Die Anordnung 50 umfasst den Plasmaerzeuger 1, dem eine Energiequelle 51 zugeordnet ist. Die Energiequelle 51 kann eine Wärmequelle, eine Wärmesenke, ein elektrisches Potential oder Licht (hυ) umfassen. Die Energiequelle 51 wirkt in geeigneter Weise auf den Plasmaerzeuger 1 bzw. Plasmareaktor ein, um ein Plasma gemäß den vorgegebenen Parametern zu erzeugen und den erforderlichen Taupunkt bzw. die Taupunkttemperatur einzustellen. 3 shows a schematic representation of an embodiment of the arrangement according to the invention 50 for handling objects 2 with a plasma 20th or reactive species 21st . The order 50 includes the plasma generator 1 , which is a source of energy 51 assigned. The energy source 51 can comprise a heat source, a heat sink, an electrical potential or light (hυ). The energy source 51 works in suitably on the plasma generator 1 or plasma reactor in order to generate a plasma according to the specified parameters and to set the required dew point or the dew point temperature.

Der Plasmaerzeuger 1 hat mindestens einen Eingang 1E ausgebildet, über den eine Dosiereinheit 6 mit dem Plasmaerzeuger 1 verbunden ist. Über die Dosiereinheit 6 können dem Plasmaerzeuger 1 Zusatzstoffe, wie z. B. H2O, O2, N2, Spurengas, Salze, Säuren und/oder organische Verbindungen, zugeführt werden. Die Dosiereinheit 6 dient zur Einstellung der Eingangsmischung für den Plasmaerzeuger 1 und des Taupunktes des gebildeten Plasmas 20 bzw. der reaktiven Spezies 21.The plasma generator 1 has at least one input 1E formed over which a metering unit 6th with the plasma generator 1 connected is. Via the dosing unit 6th can use the plasma generator 1 Additives such as B. H 2 O, O 2 , N 2 , trace gas, salts, acids and / or organic compounds are supplied. The dosing unit 6th serves to set the input mix for the plasma generator 1 and the dew point of the plasma formed 20th or the reactive species 21st .

Der Plasmaerzeuger 1 besitzt einen Ausgang 1A, über den das Plasma 20 aus dem Plasmaerzeuger 1 zu einer weiteren Dosiereinheit 14 gelangt, die als Dosierventil, Dispenserventil, Dispenserdüse, Öffnung oder Auslass ausgebildet sein kann. Über das Dispenserventil 14 werden der Kontaktkammer 10 bzw. einem Kontaktbereich 52 die angeregten Zusatzstoffe, wie z.B. H2O, O2, N2, O3, H2O2, OH, HNO3, HNO2, NOX und/oder organische Verbindungen zugeführt.The plasma generator 1 has an exit 1A over which the plasma 20th from the plasma generator 1 to another dosing unit 14th arrives, which can be designed as a metering valve, dispenser valve, dispenser nozzle, opening or outlet. Via the dispenser valve 14th become the contact chamber 10 or a contact area 52 the excited additives, such as H 2 O, O 2 , N 2 , O 3 , H 2 O 2 , OH, HNO 3 , HNO 2 , NOX and / or organic compounds are supplied.

Für die Behandlung des Objekts 2 in der Kontaktkammer 10 bzw. im Kontaktbereich 52 werden Parameter, wie z. B. Zeit (Verweildauer des Objekts 2 in der Kontaktkammer 10 bzw. im Kontaktbereich 52), Temperatur (Temperatur in der Kontaktkammer 10 bzw. im Kontaktbereich 52), Dosis der auf das Objekt 2 einwirkenden, angeregten Zusatzstoffe, pH-Wert und/oder der Taupunkt (Temperatur an der Oberfläche 2S des Objekts 2) derart eingestellt, dass der Taupunkt an der Oberfläche 2S des Objekts 2 unterschritten wird. Durch die Unterschreitung des Taupunktes an der Oberfläche 2S des Objekts 2 bildet sich ein gleichmäßiger Kondensatfilm 13 auf der Oberfläche 2S des Objekts 2 aus. Dadurch ist sichergestellt, dass alle Bereiche der Oberfläche 2S des Objekts 2 von dem Plasma 20 bzw. der reaktiven Spezies 21 erreicht werden, woraus eine wirkungsvolle Dekontamination der Oberfläche 2S des Objekts 2 erreicht werden kann (nicht dargestellt).For the treatment of the object 2 in the contact chamber 10 or in the contact area 52 parameters such as B. Time (length of stay of the object 2 in the contact chamber 10 or in the contact area 52 ), Temperature (temperature in the contact chamber 10 or in the contact area 52 ), Dose the on the object 2 active, stimulated additives, pH value and / or the dew point (temperature at the surface 2S of the object 2 ) adjusted so that the dew point is on the surface 2S of the object 2 is fallen below. By falling below the dew point on the surface 2S of the object 2 a uniform film of condensate forms 13 on the surface 2S of the object 2 out. This ensures that all areas of the surface 2S of the object 2 from the plasma 20th or the reactive species 21st can be achieved, resulting in an effective decontamination of the surface 2S of the object 2 can be achieved (not shown).

Nach der Behandlung des Objekts 2 mit dem Plasma 20 bzw. den reaktiven Spezies 21 wird das Objekt 2 über eine Entnahmeschleuse 53 aus der Kontaktkammer 10 bzw. dem Kontaktbereich 52 entnommen. Das entsprechend behandelte Objekt 2 kann der regulären Umgebung 12 zugeführt werden. In der Entnahmeschleuse 53 können Parameter, wie z.B. Abbauzeit der reaktiven Spezies 21, Belüftung und/oder Trocknung des Objekts 2 eingestellt werden. Der Kontaktbereich 52, in dem das Plasma 20 bzw. die reaktiven Spezies 21 auf der Oberfläche 2S des Objekts 2 kondensiert, kann als für sich abgeschlossener Bereich in Form der Kontaktkammer 10 ausgebildet sein. Ebenso ist es denkbar, dass das zu behandelnde Objekt 2 der weiteren Dosiereinheit 14 am Ausgang 1A des Plasmaerzeugers 1 vorgesehen ist. Bei dieser möglichen Ausführungsform befinden sich der Plasmaerzeuger 1 und das zu behandelnde Objekt 2 in einer gemeinsamen Kontaktkammer 10 (siehe 6). Das Plasma 20 bzw. die reaktiven Spezies 21 gelangt direkt von der weiteren Dosiereinheit 14 am Ausgang 1A des Plasmaerzeugers 1 zum Kontaktbereich 52 um das Objekt 2 zu kondensieren.After treating the object 2 with the plasma 20th or the reactive species 21st becomes the object 2 via an extraction lock 53 from the contact chamber 10 or the contact area 52 taken. The object treated accordingly 2 can be the regular environment 12th are fed. In the removal lock 53 can include parameters such as degradation time of the reactive species 21st , Ventilation and / or drying of the object 2 can be set. The contact area 52 in which the plasma 20th or the reactive species 21st on the surface 2S of the object 2 condensed, can as a self-contained area in the form of the contact chamber 10 be trained. It is also conceivable that the object to be treated 2 the other dosing unit 14th at the exit 1A of the plasma generator 1 is provided. In this possible embodiment, the plasma generator is located 1 and the object to be treated 2 in a common contact chamber 10 (please refer 6th ). The plasma 20th or the reactive species 21st comes directly from the further dosing unit 14th at the exit 1A of the plasma generator 1 to the contact area 52 around the object 2 to condense.

In 4 ist beispielsweise ein Objekt 2 dargestellt, dessen Oberfläche 2S mit dem Plasma 20 bzw. den reaktiven Spezies 21 behandelt werden soll. Das Objekt 2 ist ein Apfel, was aber nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Wie bereits eingangs erwähnt, kann das Objekt 2 eine Vielzahl von Gegenständen sein, die regelmäßige oder unregelmäßig geformte Oberflächen 2S besitzen. Damit sich das feuchte Plasma 20 mit der Vielzahl an reaktiven Spezies 21 auf der Oberfläche 2S des Objekts 2 niederschlagen kann, muss der Taupunkt bzw. die Taupunkttemperatur des feuchten Plasmas 20 mit den reaktiven Spezies 21 eingestellt werden. Ebenso ist es von Vorteil, wenn das Objekt 2 auf einer Auflage 18 mit Durchbrechungen (nicht dargestellt) oder auf der Auflage 18 mit möglichst wenigen Unterstützungspunkten (nicht dargestellt) gehalten wird, damit sind das feuchte Plasma 20 mit den reaktiven Spezies weitestgehend auf der gesamten Oberfläche 2S des Objekts 2 niederschlagen kann.In 4th is for example an object 2 shown, its surface 2S with the plasma 20th or the reactive species 21st should be treated. The object 2 is an apple, but this should not be construed as a limitation of the invention. As already mentioned at the beginning, the object 2 be a variety of objects that have regular or irregularly shaped surfaces 2S have. So that the moist plasma 20th with the multitude of reactive species 21st on the surface 2S of the object 2 can precipitate, the dew point or the dew point temperature of the moist plasma 20th with the reactive species 21st can be set. It is also advantageous if the object 2 on one edition 18th with perforations (not shown) or on the support 18th is held with as few support points (not shown) as possible, thus the moist plasma 20th with the reactive species largely on the entire surface 2S of the object 2 can knock down.

Ferner ist es denkbar, dass das Objekt 2 während der Behandlung mit dem feuchten Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 in sich gedreht wird, damit jeder Abschnitt der Oberfläche 2S des Objekts dem feuchten Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 ausgesetzt wird.It is also conceivable that the object 2 during treatment with the moist plasma 20th with the reactive species 21st is rotated in itself so that every section of the surface 2S of the object to the moist plasma 20th with the reactive species 21st is exposed.

5 zeigt eine beispielhafte Darstellung des Plasmaerzeugers 1 (Plasmareaktor), in dem das feuchte Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 erzeugt wird. Um das feuchte Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 bei einer vorgegebenen Taupunkttemperatur und der gewünschten Zusammensetzung zu erhalten, müssen eine Reihe von Parametern eingehalten werden. Dem Plasmaerzeuger 1 wird z. B. Luft mit einer vorbestimmten Rate über einen Eingang 1E zugeführt (die Rate kann z. B. von 0 - 1 l/min betragen). Ebenso kann dem Plasmaerzeuger 1 über einen weiteren oder dem gleichen Eingang 1E Wasser mit einer vorbestimmten Rate zugeführt werden (die Rate kann z. B. 0 - 1 g/min betragen). Es ist für einen Fachmann selbstverständlich, dass die angegebenen Bereiche lediglich ein Beispiel darstellen, was nicht als eine Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden soll. Falls dem Plasmaerzeuger 1 beispielsweise eine Leistung zur Erzeugung des feuchten Plasmas 20 mit den reaktiven Spezies 21 zugeführt wird, setzt sich diese aus einer thermischen Leistung dQth und einer elektrischen Leistung dQe zusammen. 5 shows an exemplary representation of the plasma generator 1 (Plasma reactor) in which the moist plasma 20th with the reactive species 21st is produced. About the wet plasma 20th with the reactive species 21st To obtain a given dew point temperature and the desired composition, a number of parameters must be observed. The plasma generator 1 is z. B. Air at a predetermined rate via an inlet 1E (the rate can e.g. be from 0 - 1 l / min). Likewise, the plasma generator 1 via another or the same input 1E Water can be supplied at a predetermined rate (the rate may, for example, be 0-1 g / min). It goes without saying for a person skilled in the art that the ranges given represent only an example, and not a limitation of the invention should be understood. If the plasma generator 1 for example, an output for generating the moist plasma 20th with the reactive species 21st is supplied, this is composed of a thermal power dQ th and an electrical power dQ e .

Das nachstehende Beispiel zeigt, dass die Leistung, die für eine Ausgangstemperatur Tout von 100°C des Plasmas 20 mit den reaktiven Spezies 21 bei einem 1:1-Verhältnis zwischen Wasser und Luft benötigt wird, 100W beträgt.The example below shows that the power required for an output temperature T out of 100 ° C of the plasma 20th with the reactive species 21st with a 1: 1 ratio between water and air, 100W is required.

Für Luft gilt: 1,18 g / 60 s * 2 J / ( g * K ) * 80 K = 3,14 W

Figure DE102019106767A1_0001
The following applies to air: 1.18 G / 60 s * 2 J / ( G * K ) * 80 K = 3.14 W.
Figure DE102019106767A1_0001

Für Wasser (I): 1 g / 60 s * 4,18 J / / g * K ) = 5,57 W

Figure DE102019106767A1_0002
For water (I): 1 G / 60 s * 4.18 J / / G * K ) = 5.57 W.
Figure DE102019106767A1_0002

Für Wasser (g): 1 g / 60 s * 2260 J / g = 37,7 W

Figure DE102019106767A1_0003
For water (g): 1 G / 60 s * 2260 J / G = 37.7 W.
Figure DE102019106767A1_0003

Die Gesamtleistung Ptotal = 46 W, so dass die Verlustleistung Ploss = 54 W beträgt.The total power P total = 46 W, so that the power loss P loss = 54 W.

Aus dem Plasmaerzeuger 1 wird das feuchte Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 über die weitere Dosiereinheit 14 der Kontaktkammer 10 (siehe 3) oder einem Kontaktbereich 52 (siehe 6) zur Behandlung des Objekts 2 mit dem feuchten Plasma 20 und den reaktiven Spezies 21 zugeführt.From the plasma generator 1 becomes the moist plasma 20th with the reactive species 21st via the further dosing unit 14th the contact chamber 10 (please refer 3 ) or a contact area 52 (please refer 6th ) to treat the object 2 with the wet plasma 20th and the reactive species 21st fed.

Das Plasma 20 alleine und/oder das Plasma 20 mit den reaktiven Spezies 21 kann je nach Zusammensetzung und der direkten, semi-direkten oder indirekten Wirkung auf verschiedene Weise das Objekt 2 beeinflussen.The plasma 20th alone and / or the plasma 20th with the reactive species 21st Depending on the composition and the direct, semi-direct or indirect effect, the object can be in different ways 2 influence.

Bei der direkten Anwendung ist das Plasma 20 in direkten Kontakt mit dem Objekt 2. Die Wechselwirkung mit Objekt 2 basiert auf Strahlung (VUV, UV), geladenen Molekülen, Radikalen und reaktiven Teilchen. Beispiele für die direkte Anwendung sind z. B., ein Jet-Plasma oder ein Plasma, das mittels dielektrischer Barrierenentladung erzeugt wird.In the direct application is the plasma 20th in direct contact with the object 2 . The interaction with the object 2 based on radiation (VUV, UV), charged molecules, radicals and reactive particles. Examples of direct application are e.g. B., a jet plasma or a plasma that is generated by means of dielectric barrier discharge.

Bei der semi-direkten Anwendung ist der Abstand A zwischen dem Austritt des Plasmas am Plasmaerzeuger 1 und dem Objekt 2 derart bemessen, dass dieser größer als die mittlere freie Weglänge ist. Es liegt somit keine direkte Wechselwirkung zwischen den geladenen Teilchen des Plasmas und dem Objekt 2 vor. Der antimikrobielle Effekt wird durch Strahlung, langlebige Radikale und metastabile sowie inhibitorische Stoffe bewirkt. Beispiele für die semi-direkte Anwendung ist eine semidielektrische Barrierenentladung mit einem Abstand A zum Objekt 2 oder das Sterrad-Verfahren, welcher die Sterilisation bei Niedertemperatur mit Wasserstoffperoxid betrifft (nicht dargestellt).In the semi-direct application, the distance A is between the exit of the plasma at the plasma generator 1 and the object 2 dimensioned such that it is greater than the mean free path. There is therefore no direct interaction between the charged particles of the plasma and the object 2 in front. The antimicrobial effect is brought about by radiation, long-lasting radicals and metastable and inhibitory substances. Examples for the semi-direct application is a semi-dielectric barrier discharge with a distance A to the object 2 or the Sterrad process, which relates to low temperature sterilization with hydrogen peroxide (not shown).

Bei der indirekten Methode gibt es zwei mögliche Verfahren. Beim ersten Verfahren erfolgt die Bestrahlung des Objekts 2 mit UV- oder VUV-Licht. Das Plasma ist dabei im UV oder VUV transparenten Reaktor eingeschlossen. Das Objekt 2 hat folglich keine Interaktion mit geladenen Teilchen. Das in UV-Lampen gebildete Plasma sendet das zur Sterilisation erforderliche UV-Licht aus. Beim zweiten Verfahren wird das Plasma zu Gas- oder Flüssigkeitsbehandlung eingesetzt. Beispiele für die Anwendung sind z. B., ein Ozongenerator für die Trinkwasserausbereitung oder PLexc prozessierter Luft (PPA).With the indirect method, there are two possible methods. In the first method, the object is irradiated 2 with UV or VUV light. The plasma is enclosed in the UV or VUV transparent reactor. The object 2 consequently has no interaction with charged particles. The plasma formed in UV lamps emits the UV light required for sterilization. In the second method, the plasma is used for gas or liquid treatment. Examples of the application are e.g. B., an ozone generator for drinking water preparation or PLexc processed air (PPA).

Als mögliches Ausführungsbeispiel (siehe 4), welches nicht als Beschränkung der Erfindung aufgefasst werden kann, wird ein Objekt 2 (wie z. B. Apfel) behandelt, dabei ist die Wirkung der reaktiven Spezies 21 auf das Objekt 2 indirekt und/oder semidirekt. Die reaktiven Spezies 21 wirken dabei in einem dünnen Kondensatfilm auch nach der aktiven Expositionsphase weiter. Die thermische Belastung des Objektes 2 bleibt gering, da auch bei kurzer Exposition mit einer aktiven Atmosphäre das Volumen des Objektes 2 kaum erwärmt wird. Wird z. B. ein dünner überwiegend wässriger Film auf der Oberfläche 2S der Objekts 2 abgeschieden, zeigt bereits ein Film von ca. 1 µm Dicke eine erhebliche Wirkung auf die chemischen Verbindungen und biologischen Spezies auf der Oberfläche 2S. Beispielsweise kann die gesamte Kondensationswärme, die auf 100 cm2 der Oberfläche 2S des Objekts 2 freigesetzt wird, nur 20J betragen. Dadurch würde ein Objekt von 100 g Gewicht nur um ca. 0.1 K erwärmt werden.As a possible embodiment (see 4th ), which cannot be construed as limiting the invention, becomes an object 2 (such as apple) treated with the effect of the reactive species 21st on the object 2 indirect and / or semi-direct. The reactive species 21st act in a thin condensate film even after the active exposure phase. The thermal load on the object 2 remains low, as the volume of the object even with brief exposure to an active atmosphere 2 is hardly heated. Is z. B. a thin predominantly aqueous film on the surface 2S of the object 2 deposited, even a film about 1 µm thick shows a considerable effect on the chemical compounds and biological species on the surface 2S . For example, the total heat of condensation raised to 100 cm 2 of the surface 2S of the object 2 is released, only 20y be. As a result, an object weighing 100 g would only be heated by approx. 0.1 K.

Allerdings kann die Oberfläche 2S des Objekts 2 im Moment der Kondensation bei einer Schichtdicke von bis zu 1µm einen Temperatursprung bis zu der in der Kontaktkammer 10 herrschenden Taupunkttemperatur erfahren. Während dieser Kondensationsprozesse wirken alle reaktiven Spezies 21 besonders effektiv mit der Oberfläche 2S.However, the surface can 2S of the object 2 at the moment of condensation with a layer thickness of up to 1 µm a temperature jump up to that in the contact chamber 10 experience the prevailing dew point temperature. All reactive species are at work during these condensation processes 21st particularly effective with the surface 2S .

6 zeigt eine schematische Darstellung einer möglichen Ausführungsform der Anordnung zur Behandlung von Objekten 2 mit reaktiven Spezies 21, die durch ein Plasma 20 angeregt wurden. Das Plasma 20 ist vorzugsweise ein atmosphärisches Kaltplasma, Nichtgleichgewichtsplasma oder DBE (dielektrisch behinderte Entladung). Die Plasmaleistung liegt zwischen 10W und 1000W, vorzugsweise bei 100W. Die thermische Leistung liegt zwischen 10W und 1000W, vorzugsweise bei 100W. 6th shows a schematic representation of a possible embodiment of the arrangement for treating objects 2 with reactive species 21st going through a plasma 20th were stimulated. The plasma 20th is preferably an atmospheric cold plasma, non-equilibrium plasma, or DBE (dielectrically hindered discharge). The plasma power is between 10W and 1000W, preferably 100W. The thermal power is between 10W and 1000W, preferably 100W.

In einer Kontaktkammer 10 ist ein Plasmaerzeuger 1 (Plasmareaktor) vorgesehen, mittels dem die Erzeugung eines Plasmas 20 und/oder reaktiver Spezies 21 durchgeführt werden kann. Die Zusammensetzung der reaktiven Spezies 21 richtet sich nach dem zu behandelnden Objekt 2. Das zu behandelnde Objekt 2 ist bei der hier dargestellten Ausführungsform auf einer Bewegungseinrichtung 3 positioniert. Die Bewegungseinrichtung 3 kann verschiedene mögliche Ausgestaltungen annehmen, wie z. B. einen Drehteller, eine linearer Bewegungsmechanismus oder ein 3-dimnsionaler Bewegungsmechanismus. Die Bewegungseinrichtung 3 wird über eine Antriebseinheit 4 in geeigneter Weise bewegt, damit möglichst die gesamte Oberfläche 2S des Objekts 2 für die reaktiven Spezies 21 zugänglich ist. Eine Steuereinheit 5 ist mit mehreren Elementen, die für die Einstellung und/oder Einhaltung der Bedingungen in der Kontaktkammer 10 notwendig sind, verbunden. Zu den Elementen zählen eine Dosiereinheit 6, ein Zirkulationsgebläse 16, eine weitere Dosiereinheit 14, der Plasmaerzeuger 1, eine Energiequelle 51 des Plasmaerzeugers 1 (nicht dargestellt), mindestens ein Sensor 15, die Antriebseinheit 4, eine Heizung/Kühlung 9, eine Filtereinheit 8, die zur Umgebung 12 führt, sowie eine Türschleuse 7, die zur Umgebung 12 führt. Die Dosiereinheit 6 ist mit dem Plasmaerzeuger 1 über dessen mindestens einen Eingang 1E verbunden, so dass die Substanzen, wie z. B. Luft, Wasser und/oder weitere aktive Zusätze zugeführt werden können. Die aktiven Zusätze bestehen aus organischen Säuren, Alkoholen und Wasserstoffperoxid. Die den Plasmaerzeuger 1 zugeordnete Energiequelle 51 dient zur Stabilisierung der Temperatur im Plasmaerzeuger 1, was durch Zuheizen oder Kühlen erfolgen kann.In a contact chamber 10 is a plasma generator 1 (Plasma reactor) provided, by means of which the generation of a plasma 20th and / or reactive species 21st can be carried out. The composition of the reactive species 21st depends on the object to be treated 2 . The object to be treated 2 is in the embodiment shown here on a movement device 3 positioned. The movement device 3 can take various possible configurations, such as B. a turntable, a linear movement mechanism or a 3-dimensional movement mechanism. The movement device 3 is via a drive unit 4th moved in a suitable manner, so that the entire surface as possible 2S of the object 2 for the reactive species 21st is accessible. A control unit 5 is with several elements that are responsible for setting and / or maintaining the conditions in the contact chamber 10 are necessary connected. The elements include a dosing unit 6th , a circulation fan 16 , another dosing unit 14th , the plasma generator 1 , a source of energy 51 of the plasma generator 1 (not shown), at least one sensor 15th , the drive unit 4th , a heating / cooling 9 , a filter unit 8th that to the environment 12th leads, as well as a door lock 7th that to the environment 12th leads. The dosing unit 6th is with the plasma generator 1 via its at least one entrance 1E connected so that the substances such. B. air, water and / or other active additives can be supplied. The active additives consist of organic acids, alcohols and hydrogen peroxide. The plasma generator 1 assigned energy source 51 serves to stabilize the temperature in the plasma generator 1 which can be done by heating or cooling.

Eine Dosiereinheit 14, die in Form eines Dispensorventils ausgebildet ist, ist dem Plasmaerzeuger 1 zugeordnet, so dass damit ein Dispensieren der im Plasmaerzeuger 1 erzeugten reaktiven Spezies 21 in die Kontaktkammer 10 erfolgt. Die Bewegungseinrichtung 3 dient zur gleichmäßigen Exposition des Objektes 2 mit reaktiven Spezies 21. Es erfolgt eine Abscheidung eines reaktiven Kondensatfilms 13 aus reaktiven Spezies 21 auf der Oberfläche 2S des Objektes 2. Über einen Kondensatabscheider 11 erfolgt die Abscheidung des überschüssigen Kondensates aus der Kontaktkammer 10. Die Belüftung bzw. die geregelte Belüftung der Kontaktkammer 10 erfolgt über eine Filtereinheit 8 (Filtersystem). Die Filtereinheit 8 ist aus Aktivkohle aufgebaut oder umfasst katalytisch aktives Material zum Abbau von reaktiven Spezies 21 oder Nebenprodukten, wie z. B. Ozon und Stickoxide und Wasserstoffperoxid.A dosing unit 14th , which is designed in the form of a dispenser valve, is the plasma generator 1 assigned so that there is a dispensing of the in the plasma generator 1 generated reactive species 21st into the contact chamber 10 he follows. The movement device 3 serves to expose the object evenly 2 with reactive species 21st . A reactive condensate film is deposited 13 from reactive species 21st on the surface 2S of the property 2 . Via a condensate trap 11 the excess condensate is separated from the contact chamber 10 . The ventilation or regulated ventilation of the contact chamber 10 takes place via a filter unit 8th (Filter system). The filter unit 8th is made up of activated carbon or comprises catalytically active material for the breakdown of reactive species 21st or by-products such as B. Ozone and nitrogen oxides and hydrogen peroxide.

Für die Trocknung des Objektes 2 ist z. B. der Türschleuse 7 eine weitere der Heizung/Kühlung 9 zugeordnet. Die Türschleuse 7 ist mit einer Sperrvorrichtung (nicht dargestellt) versehen, um während der aktiven Exposition des Objekts 2 mit den reaktiven Spezies 21 eine Öffnung zu blockieren.For drying the object 2 is z. B. the door lock 7th another one for heating / cooling 9 assigned. The door lock 7th is provided with a locking device (not shown) to prevent active exposure of the object 2 with the reactive species 21st to block an opening.

Der mindestens eine Sensor 15 dient zur Überwachung des Innenraums (Temperatur, Feuchte, Gaszusammensetzung). Das Zirkulationsgebläse 16 dient zur Durchmischung der Gasphase in der Kontaktkammer 10. Die Steuereinheit 5 dient zur Prozessregelung und Prozessüberwachung und ist hierzu kommunikativ mit Bewegungseinrichtung 3, der Antriebseinheit 4, der Dosiereinheit 6, der Energiequelle 51 des Plasmaerzeugers 1, dem Dispenserventil 14, dem Zirkulationsgebläse 16, dem mindestens einen Sensor 15, der Heizung/Kühlung 19 der Türschleuse 7 und der Türschleuse 7 verbunden.The at least one sensor 15th is used to monitor the interior (temperature, humidity, gas composition). The circulation fan 16 serves to mix the gas phase in the contact chamber 10 . The control unit 5 is used for process control and process monitoring and is communicative with the movement device 3 , the drive unit 4th , the dosing unit 6th , the energy source 51 of the plasma generator 1 , the dispenser valve 14th , the circulation fan 16 , the at least one sensor 15th , the heating / cooling 19th the door lock 7th and the door lock 7th connected.

In der Kontaktkammer 10 können abrupte Änderungen des pH-Wertes an der Oberfläche des Objekts 2, kurzzeitige Temperatursprünge an der Oberfläche 2S des Objekts 2, die Ausprägung eines reaktiven (oxidativen) Kondensatfilms 13 auf der Oberfläche 2S des Objekts 2 und die Exposition des Objekts 2 mit reaktiven Sauerstoffspezies überwacht werden.In the contact chamber 10 can cause abrupt changes in pH on the surface of the object 2 , brief temperature jumps on the surface 2S of the object 2 , the expression of a reactive (oxidative) condensate film 13 on the surface 2S of the object 2 and the exposure of the object 2 monitored with reactive oxygen species.

Die Anwendung der erfindungsgemäßen Anordnung und des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt im Wesentlichen zur Dekontamination von Lebensmitteln.The arrangement according to the invention and the method according to the invention are used essentially for the decontamination of food.

Die Erfindung wurde in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen beschrieben. Es ist für einen Fachmann jedoch selbstverständlich, dass Änderungen und Abwandlungen gemacht werden können, ohne dabei den Schutzbereich der nachstehenden Schutzansprüche zu verlassen.The invention has been described in terms of preferred embodiments. It goes without saying, however, for a person skilled in the art that changes and modifications can be made without departing from the scope of protection of the following claims.

BezugszeichenlisteList of reference symbols

11
PlasmaerzeugerPlasma generator
1A1A
Ausgangoutput
1E1E
Eingangentrance
22
Objektobject
2S2S
Oberfläche des ObjektsSurface of the object
33
BewegungseinrichtungMovement device
44th
AntriebseinheitDrive unit
55
SteuereinheitControl unit
66th
DosiereinheitDosing unit
77th
TürschleuseDoor lock
88th
FiltereinheitFilter unit
99
Heizung/KühlungHeating / cooling
1010
KontaktammerContact hammer
1111
KondensatabscheiderCondensate separator
1212
UmgebungSurroundings
1313
KondensatfilmCondensate film
1414th
weitere Dosiereinheitfurther dosing unit
1515th
Sensorsensor
1616
ZirkulationsgebläseCirculation fan
1818th
AuflageEdition
2020th
Plasmaplasma
2121st
reaktive Speziesreactive species
5050
Anordnungarrangement
5151
EnergiequelleEnergy source
5252
KontaktbereichContact area
AA.
Abstanddistance

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNGQUOTES INCLUDED IN THE DESCRIPTION

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Claims (10)

Anordnung zur Dekontamination einer Oberflächen (2S) von mindestens einem Objekt (2), umfassend einen Plasmaerzeuger (1), dem mindestens ein Eingang (1E), ein Ausgang (1A) und eine Energiequelle (51) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet: • eine Kontaktkammer (10), die zumindest mit einer Dosiereinheit (14) des Plasmaerzeugers (1) fluide verbunden ist; • eine Dosiereinheit (6), die mit dem Plasmaerzeuger (1) über den mindestens einen Eingang (1E) fluide verbunden ist, so dass dem Plasmaerzeuger (1) Substanzen zur Erzeugung von reaktiven Spezies (21) zuführbar sind; und • eine Auflage (18) in der Kontaktkammer (10) zur Aufnahme des Objekts (2), die gegenüber der Dosiereinheit (14) vorgesehen ist, sodass die aus der Dosiereinheit (14) gesteuerten austretenden reaktiven Spezies (21) einen gleichmäßigen Kondensatfilm (13) auf einer Oberfläche (2S) des Objekts (2) ausbilden.An arrangement for decontaminating a surface (2S) of at least one object (2), comprising a plasma generator (1) to which at least one input (1E), one output (1A) and an energy source (51) is assigned, characterized in : • a Contact chamber (10) which is fluidly connected to at least one metering unit (14) of the plasma generator (1); • a dosing unit (6) which is fluidly connected to the plasma generator (1) via the at least one input (1E), so that substances for generating reactive species (21) can be fed to the plasma generator (1); and • a support (18) in the contact chamber (10) for receiving the object (2), which is provided opposite the dosing unit (14) so that the reactive species (21) exiting the dosing unit (14) controlled a uniform condensate film ( 13) on a surface (2S) of the object (2). Anordnung nach Anspruch 1, wobei die aus der Dosiereinheit (14) in die Kontaktkammer (10) eintretenden reaktiven Spezies (21) eine Taupunkttemperatur aufweisen, die größer ist als eine Objekttemperatur.Arrangement according to Claim 1 wherein the reactive species (21) entering the contact chamber (10) from the dosing unit (14) have a dew point temperature which is greater than an object temperature. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei eine Bewegungseinrichtung (3) zu Aufnahme des Objekts (2), die in der Kontaktkammer (10) vorgesehen ist und das Objekt (2) derart bewegt, dass der gleichmäßige Kondensatfilm (13) aus reaktiven Spezies (21) auf der Oberfläche (2S) des Objekts (2) ausbildbar ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein a movement device (3) for receiving the object (2), which is provided in the contact chamber (10) and moves the object (2) in such a way that the uniform condensate film (13) of reactive species ( 21) can be formed on the surface (2S) of the object (2). Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei ein Abstand (A) zwischen dem Objekt (2) und der Dosiereinheit (14) einstellbar ist, um das auf der Auflage (18) positionierte und zu behandelnde Objekt (2) in Bezug auf die Dosiereinheit (14) zu positionieren.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein a distance (A) between the object (2) and the dosing unit (14) is adjustable in order to allow the object (2) positioned on the support (18) and to be treated with respect to the dosing unit ( 14) to be positioned. Anordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, wobei der Plasmaerzeuger (1) außerhalb der Kontaktkammer (10) vorgesehen ist.Arrangement according to one of the preceding claims, wherein the plasma generator (1) is provided outside the contact chamber (10). Verfahren zur Dekontamination von Oberflächen von Objekten (2) mit reaktiven Spezies (21), gekennzeichnet durch die folgenden Schritte: • dass in einer Kontaktkammer (10) mindestens ein Objekt (2) auf einer Auflage (18) positioniert wird; • dass einem Plasmareaktor (1) von einer Dosiereinheit (6) Substanzen zugeführt werden, wobei im Plasmareaktor (1) daraus reaktive Spezies (21) gebildet werden; • dass über eine weitere, dem Plasmareaktor (1) zugeordnete, Dosiereinheit (14) die reaktiven Spezies (21) in die Kontaktkammer (10) verbracht werden, wobei über die Dosiereinheit (14) eine Eingangsmischung und die Taupunkttemperatur eingestellt werden; und • dass die Taupunkttemperatur der reaktiven Spezies (21) am Übergang der Dosiereinheit (14) in die Kontaktkammer (10) derart eingestellt wird, dass die Taupunkttemperatur größer als eine Temperatur der Objekts (2) ist, so dass ein gleichmäßiger Kondensatfilm (13) auf der Oberfläche (2S) des Objekts (2) ausgebildet wird.A method for decontaminating surfaces of objects (2) with reactive species (21), characterized by the following steps: • that at least one object (2) is positioned on a support (18) in a contact chamber (10); • that substances are fed to a plasma reactor (1) from a metering unit (6), with reactive species (21) being formed therefrom in the plasma reactor (1); • that the reactive species (21) are brought into the contact chamber (10) via a further dosing unit (14) assigned to the plasma reactor (1), an input mixture and the dew point temperature being set via the dosing unit (14); and • that the dew point temperature of the reactive species (21) at the transition from the dosing unit (14) to the contact chamber (10) is set in such a way that the dew point temperature is greater than a temperature of the object (2), so that a uniform condensate film (13) is formed on the surface (2S) of the object (2). Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Auflage (18) eine Bewegungseinrichtung (3) ist, mit der das mindestens eine zu behandelnde Objekt (2) während der Behandlungsdauer mit den reaktive Spezies (21) bewegt wird, um den gleichmäßigen Kondensatfilm (13) der reaktiven Spezies (21) auf der Oberfläche (2S) des Objekts (2) auszubilden.Procedure according to Claim 6 , wherein the support (18) is a movement device (3) with which the at least one object (2) to be treated is moved during the treatment period with the reactive species (21) in order to move the uniform condensate film (13) of the reactive species (21 ) on the surface (2S) of the object (2). Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 7, wobei dem Plasmaerzeuger (1) eine Energiequelle (51) zugeordnet ist, mit der eine Stabilisierung der Temperatur im Plasmaerzeuger (1) durch Zuheizen oder Kühlen erzielt wird.Method according to one of the preceding Claims 6 to 7th wherein the plasma generator (1) is assigned an energy source (51) with which the temperature in the plasma generator (1) is stabilized by additional heating or cooling. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche 6 bis 8, wobei nach der Behandlung des Objekts (2) mit den reaktiven Spezies (21) das Objekt (2) zur Trocknung in eine Türschleuse (7) verbracht wird, der eine weitere Heizung/Kühlung (9), mit der die Temperatur für die Trocknung in der Türschleuse (7) eingestellt werden kann.Method according to one of the preceding Claims 6 to 8th , wherein after the treatment of the object (2) with the reactive species (21), the object (2) is brought into a door lock (7) for drying, which has a further heating / cooling system (9) with which the temperature for drying can be set in the door lock (7). Verfahren nach einer der vorangehenden Ansprüche 6 bis 9, wobei eine Steuereinheit (5) mit mehreren Elementen für die Einstellung und/oder Einhaltung der Bedingungen in der Kontaktkammer (10) kommunikativ verbunden wird, wobei die Elemente die Dosiereinheit (6), ein Zirkulationsgebläse (16), die weitere Dosiereinheit (14), den Plasmaerzeuger (1), die Energiequelle (51) des Plasmaerzeugers (1), mindestens einen Sensor (15), die Antriebseinheit (4), die Heizung/Kühlung (9), eine Filtereinheit (8) sowie eine Türschleuse (7) umfassen.Method according to one of the preceding Claims 6 to 9 , wherein a control unit (5) is communicatively connected to several elements for setting and / or maintaining the conditions in the contact chamber (10), the elements being the metering unit (6), a circulation fan (16), the further metering unit (14) , the plasma generator (1), the energy source (51) of the plasma generator (1), at least one sensor (15), the drive unit (4), the heating / cooling (9), a filter unit (8) and a door lock (7).
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